山東地球站遷建高標(biāo)清系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

韓國(guó)棟

（山東廣播電視臺(tái)地球站，濟(jì)南 250062）

山東地球站遷建高標(biāo)清系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

韓國(guó)棟

（山東廣播電視臺(tái)地球站，濟(jì)南 250062）

本文首先介紹了山東地球站遷建項(xiàng)目的概況，然后分別針對(duì)高清和標(biāo)清系統(tǒng)，通過(guò)詳細(xì)的上行鏈路計(jì)算推導(dǎo)，設(shè)計(jì)了新站高標(biāo)清系統(tǒng)的傳輸碼率、帶寬、輸出功率等主要技術(shù)參數(shù)。

遷建；標(biāo)清系統(tǒng)；高清系統(tǒng)；技術(shù)參數(shù)

1　引言

山東廣播電視臺(tái)地球站（簡(jiǎn)稱山東地球站）1994年1月1日正式播出，是國(guó)內(nèi)較早的上星臺(tái)，也是國(guó)內(nèi)第一個(gè)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)播出的上星臺(tái)，現(xiàn)承擔(dān)著山東廣播電視臺(tái)一套衛(wèi)視節(jié)目和八套廣播節(jié)目的衛(wèi)星傳輸任務(wù)。

2002年，在濟(jì)南市經(jīng)十東路拓寬工程中，地球站服從大局，拆除了部分建筑，站內(nèi)面積縮小到僅有原來(lái)的三分之一左右。現(xiàn)地球站機(jī)房大部分已處在經(jīng)十東路南側(cè)的綠化帶上，機(jī)房與道路之間已失去必要的安全隔離。

2012年5月，山東廣播電視臺(tái)實(shí)現(xiàn)了山東衛(wèi)視高清播出，2015年元旦啟用新的播控系統(tǒng)進(jìn)行高標(biāo)清同播。但因山東地球站站區(qū)狹小，已經(jīng)無(wú)法再增加高清業(yè)務(wù)，只能租用總局地球站進(jìn)行代發(fā)，大大增加了高清節(jié)目的傳輸覆蓋成本。而且山東地球站設(shè)備設(shè)施陳舊老化嚴(yán)重，無(wú)法滿足衛(wèi)星廣播電視安全播出的嚴(yán)格要求。以上情況在一定程度上制約了山東廣播電視節(jié)目的發(fā)展，削弱了山東廣播電視節(jié)目的影響力，因此，山東地球站遷建工作勢(shì)在必行。

為了保證山東地球站遷建項(xiàng)目（距離舊站約600米）順利實(shí)施，我站遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，通過(guò)上行鏈路計(jì)算推導(dǎo)，設(shè)計(jì)了新站高標(biāo)清系統(tǒng)的傳輸碼率、帶寬、輸出功率等主要技術(shù)參數(shù)。

2　標(biāo)清傳輸系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

山東地球站標(biāo)清傳輸系統(tǒng)自2007年轉(zhuǎn)至中星6B的S6轉(zhuǎn)發(fā)器，使用MPEG-2編碼方式，符號(hào)率5.4Mbaud，租用帶寬為7.7MHz，采用3/4前向糾錯(cuò)。為了保證用戶的接收，新建標(biāo)清傳輸系統(tǒng)擬繼續(xù)采用原參數(shù)。

2.1 碼率及帶寬計(jì)算

2.1.1 節(jié)目信息速率分配

山東衛(wèi)視一套標(biāo)清視頻：5Mb/s

山東衛(wèi)視一套立體聲伴音：0.256Mb/s

山東電臺(tái)八套立體聲廣播：8×0.192=1.536Mb/s

低速串行數(shù)據(jù)：0.0384Mb/s

總信息速率：5+0.256+1.536+0.0384=6.8304Mb/s

2.1.2 租用中星6B帶寬計(jì)算

取10%的信息速率開(kāi)銷，則數(shù)據(jù)率為

6.8304×（1+0.1）=7.513Mb/s

計(jì)算傳輸速率Rb：

取FEC=3/4，RS糾錯(cuò)編碼為（204，188），則

Rb=7.513×4/3×204/188=10.87Mb/s

符號(hào)率（QPSK調(diào)制）：

10.87÷2=5.435Mbaud，取5.4Mbaud

占用帶寬（滾降系數(shù)為0.4）：

5.4×1.4=7.56MHz

加保護(hù)帶0.16MHz后租用帶寬：

7.56+0.16=7.72MHz，取7.7MHz

2.2 天線及功放的計(jì)算

已知中星6B轉(zhuǎn)發(fā)器飽和功率通量密度SFD 為-81.1dBW，輸入功率回退BOi為6dB，帶寬36MHz。山東地球站標(biāo)清傳輸系統(tǒng)載波占用帶寬7.7MHz，占帶比為1/4.675。主用發(fā)射天線口徑12米，備用發(fā)射天線口徑9米，天線效率均為70%。上行頻率6GHz左右。

2.2.1 計(jì)算MCPC模式下的地球站EIRPES值

式中，Lf為自由空間損耗，每平米天線增益10lg（4π/λ2）；Ls為天線指向和大氣損耗，一般取值0.7dB；λ為波長(zhǎng)，λ=C/f=30萬(wàn)千米/6GHz=0.05米，光速C取30萬(wàn)千米/秒。

式中，d為星站距離37，246千米。

則

2.2.2 計(jì)算MCPC模式下的地球站發(fā)射功率PES值

由于EIRPES=PES+G-L，得出PES=EIRPES-G+L

式中，G為天線增益；L為饋線損耗。

12米天線：

饋線損耗L為2dB，則

發(fā)射功率PES=82-56+2=28dBW

9米天線：

饋線損耗L為2dB，則

發(fā)射功率PES=82-53.5+2=30.5dBW

2.2.3 計(jì)算標(biāo)清傳輸系統(tǒng)載波輸入功率回退

2.2.4 計(jì)算SCPC模式下的地球站發(fā)射功率PE值

12米天線：

9米天線：

3　高清傳輸系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

山東衛(wèi)視高清節(jié)目自2012年5月使用中星6A開(kāi)始傳輸，一直由總局地球站代發(fā)，采用MPEG-2編碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)，占用18MHz帶寬。山東地球站遷建完成后，高清節(jié)目將由本站傳輸，擬采用AVS+編碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)，以SCPC形式傳輸，租用12MHz轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬。

3.1 碼率及帶寬計(jì)算

根據(jù)《AVS+技術(shù)應(yīng)用指南》的技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)：在2014年12月31日前，對(duì)于已上星的高清數(shù)字電視頻道，視頻應(yīng)轉(zhuǎn)換為采用AVS+標(biāo)準(zhǔn)中的廣播類（broadcast profile）、級(jí)6.0.1.08.60壓縮編碼方式，建議視音頻總碼率不低于12Mb/s，音頻支持環(huán)繞聲，建議壓縮碼率不低于384kb/s。

3.1.1 信息速率

總信息率：12Mb/s+0.384Mb/s=12.384Mb/s

取10%的信息速率開(kāi)銷，則數(shù)據(jù)率為

3.1.2 傳輸速率Rb

取FEC=3/4，RS糾錯(cuò)編碼為（204，188），則

3.1.3 字符率（QPSK調(diào)制）

3.1.4 占用帶寬（滾降系數(shù)為0.2）

加保護(hù)帶0.18MHz后租用帶寬：

3.2 天線及功放的計(jì)算

已知中星6A轉(zhuǎn)發(fā)器飽和功率通量密度SFD 為-86.6dBW，輸入功率回退BOi為6dB，帶寬36MHz。山東地球站高清傳輸系統(tǒng)載波占用帶寬12MHz，占帶比為1/3。主用發(fā)射天線口徑12米，備用發(fā)射天線口徑9米，天線效率均為70%，上行頻率6GHz左右。

3.2.1 計(jì)算MCPC模式下的地球站EIRPES值

式中，Lf為自由空間損耗，每平米天線增益10lg（4π/λ2）；Ls為天線指向和大氣損耗，一般取值0.7dB；λ為波長(zhǎng)，λ=C/f=30萬(wàn)千米/6GHz=0.05米。

式中，d為星站距離37，300千米。

則

3.2.2 計(jì)算MCPC模式下的地球站發(fā)射功率PES值

由于EIRPES=PES+G-L，得出PES=EIRPES-G+L

式中，G為天線增益；L為饋線損耗。

12米天線：

饋線損耗L為2dB，則

發(fā)射功率PES=76.5-56+2=22.5dBW

9米天線：

饋線損耗L為2dB，則

發(fā)射功率PES=76.5-53.5+2=25dBW

3.2.3 計(jì)算高清傳輸系統(tǒng)載波輸入功率回退

3.2.4 計(jì)算SCPC模式下的地球站發(fā)射功率PE值

12米天線：

PE=22.5-10.77=11.73dBW=14.89W，取值15W。

9米天線：

PE=25-10.77=14.23dBW=26.49W，取值27W。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上計(jì)算可知，山東地球站標(biāo)清傳輸系統(tǒng)符號(hào)率設(shè)置為5.4Mbaud，租用帶寬為7.7MHz，主用12米天線發(fā)射功率為34W，備用9米天線發(fā)射功率為60W。高清傳輸系統(tǒng)符號(hào)率擬設(shè)置為9.85Mbaud，擬租用帶寬12MHz，主用天線發(fā)射功率為15W，備用天線發(fā)射功率為27W。目前，山東地球站正在運(yùn)行的標(biāo)清系統(tǒng)驗(yàn)證了上述標(biāo)清技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)是正確的，至于基于類似計(jì)算推導(dǎo)的高清系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理，還有待于建成高清系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)。

Design of HD and SD System Technology Parameters in Shandong Relocation Earth Station

Han Guodong
（Earth Station of Shandong Radio and TV Station， Jinan， 250062）

This paper introduces the relocation project of Shandong earth station， then separately for HD and SD systems， through a detailed derivation of uplink， designs transmission rate， bandwidth， output power and other major technical parameters of new station.

relocation； SD system； HD system； technical parameter

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.07.004

TN927+.21 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2016）07-0009-03